一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法技术

本发明专利技术公开了一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法，所述译码方法采用五折线拟合法将信道输出的软信息拟合为Turbo码输入的比特似然比再进行Turbo码译码；其中，五折线拟合法用于将信道输入的信息划分到五个区间，并且每个区间内的信息都用直线进行拟合。所述译码方法与现有技术相比，所述五折线拟合法对Turbo码译码器的输入信息进行处理，充分利用了该信息，进一步提高了译码性能。所述的Turbo码译码方法，仅需存储极少优化参数信息和对信道输出软信息做少量乘加运算，在计算复杂度或时间复杂度仅增加极少的条件下，较大地提高了译码性能，从而提高了整个系统的吞吐率。

Decoding method of Turbo code for pulse interference channel

The invention discloses a method for decoding Turbo codes for pulse interference channel, the decoding method using half off line fitting bit likelihood ratio and then Turbo soft decoding information fitting channel output for Turbo code input; the half off line fitting for the five interval to the channel input information division, and each interval information by linear fitting. Compared with the prior art, the half off line fitting method processes the input information of the Turbo code decoder, makes full use of the information, and further improves the decoding performance. The decoding method of Turbo code, only few parameters and information on storage channel output soft information do a small amount of multiply, in computational complexity or time complexity adds only minimal conditions, greatly improves the decoding performance, so as to improve the throughput rate of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法
本专利技术涉及一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法。
技术介绍
目前，大多数通信场景的信道噪声为高斯噪声，但在某些场景，由于电磁辐射叠加，或者多个的瞬时的峰值信号碰撞，产生脉冲噪声，这种脉冲噪声信号的统计特性并不总是服从正态分布，而是用基于广义中心极限定理的Alpha稳定分布来描述。比较常用的的脉冲干扰信道为对称Alpha稳定分布干扰信道，影响SαS分布的两个主要参数为特征因子α和尺度参数σ。α决定了分布的拖尾程度，在(0，2]间取值，特别地，α取2时，为高斯分布，α取1时，为柯西分布，此外SαS分布随机变量的概率密度函数没有显示表达，α＜2时，脉冲噪声功率无穷大，传统定义的信噪比没有意义，α越小，拖尾越严重，脉冲噪声对信道的干扰越大。尺度参数σ描述分布的离散程度，只有在同一个α下，对σ的讨论才有意义。相对而言，特征因子α对信道的影响更大。在SαS脉冲干扰信道下，Turbo码输入的比特似然比与信道输出的软信息之间不再是线性关系。在城市或室内无线通信、电力线通信、数字用户线、第三、四代移动通信系统中都有可能存在脉冲干扰信道。脉冲干扰对系统的性能及吞吐率造成很大衰减，这需要接收端充分考虑噪声的分布特性，重新推导Turbo码译码器输入比特似然比与信道输出软信息之间的对应关系，对信道输出信号进行预处理，充分利用信道解码的能力，弥补脉冲干扰带来的损失，提高系统性能。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法，对信道输出软信息进行处理，处理之后所得似然比软量传递给Turbo码译码器进行Max-Log-MAP译码，在计算、存储复杂度增加极少的基础上，使译码性能获得较大的提高。技术方案：为了实现专利技术目的，本专利技术公开了一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法，采用五折线拟合法将信道输出的软信息拟合为Turbo码输入的比特似然比再进行Turbo码译码；其中，五折线拟合法用于将信道输入的信息划分到五个区间，并且每个区间内的信息都用直线进行拟合。作为优选，为了针对不同调制信号进行不同处理以提升处理效率，所述五折线拟合法包括以下步骤：(a1)若信道输出的软信息为Turbo码编码序列经BPSK调制信号与脉冲噪声信号的线性叠加，对信道输出的软信息Y在[-X，X]区间内统计出fN(Y-1)和fN(Y+1)的离散值，并进一步计算出离散的LLR(Y)；其中，fN()为脉冲噪声信号Alpha稳定分布随机变量的概率密度函数，LLR(Y)为信道输出的软信息与Turbo码输入的比特似然比的关系表达式：(a2)根据统计出的信道输出的软信息离散关系，将信道输入的信息划分为五个区间，分别为：(-∞,-X],(-X,Ymin),[Ymin,Ymax],(Ymax,X),[X,+∞)；其中，Ymin和Ymax分别为LLR(Y)取最小和最大值时对应的信道输出软信息，对每个区间内的信息都用直线进行拟合；(a3)得到五折线拟合法对信道输出软信息的表达式为：其中，P为Y＝0时LLR(Y)的曲线斜率，H为LLR(Y)的最大值，a和b的表达式分别为：Clip(Y)为Turbo码输入的比特似然比值。作为优选，为了进一步提升译码效率，所述译码的过程包括以下步骤：(b1)判断是否为首次迭代，若为首次迭代则将第一分量译码器的先验信息赋予初值0，结合系统信息和校验信息进行译码，得到第一外附信息，并通过QPP交织后成为输出先验信息，并发送至第二分量译码器；其中，所述系统信息为步骤(a3)中的比特似然比值；(b2)第二分量译码器根据交织后的系统信息和校验信息并结合输出先验信息进行译码，得到第二外附信息，并解交织得到先验信息并发送至第一分量译码器；(b3)判断是否达到规定的迭代次数，若达到，则根据第二分量译码器输出的比特对数似然比序列进行解交织和硬判决，得到译码结果；否则进入步骤(b1)。作为优选，为了完成对高阶调制信号的处理工作，若步骤(a1)中的有效信号为高阶调制信号，则将发送序列分为I路和Q路两路分别传输，并且分别叠加上脉冲噪声，先进行五折线拟合法，再进行Turbo码译码。有益效果：本专利技术与现有技术相比，所述五折线拟合法对Turbo码译码器的输入信息进行处理，充分利用了该信息，进一步提高了译码性能。所述的Turbo码译码方法，仅需存储极少优化参数信息和对信道输出软信息做少量乘加运算，在计算复杂度或时间复杂度仅增加极少的条件下，较大地提高了译码性能，从而提高了整个系统的吞吐率。附图说明图1为本专利技术的Turbo码译码器机构示意图；图2为实施例Turbo码译码器输入比特似然比与信道输出软信息之间的对应关系图；图3为实施例的信道特征因子α为1.2时采用五折线拟合法优化和不优化的译码效果图；图4为采用本专利技术Turbo译码方法对QPSK调制信号的译码流程示意图。具体实施方式下面结合附图以及实施例对本专利技术作更进一步的说明。选用LTE中的码长为1024，标准1/3码率码字，调制方式采用QPSK，Turbo码译码方法采用简化的对数域最大后验概率译码。将调制后得到的I路Q路两路信号分别叠加上脉冲噪声，再分别对两路信息采用五折线拟合法进行处理，将处理后的两路信号解交织后作为Turbo码译码器输入比特似然比。Turbo码译码器结构如图1所示，Ys为输入的系统比特，为输入的两路校验比特，DEC0和DEC1为第一分量译码器和第二分量译码器；译码过程为：进行一次内迭代，判断是否为首次内迭代，若是首次内迭代，则对DEC0的先验信息赋予初值0，否则的值为第二分量译码器DEC1发送来的值，结合Ys和进行译码，得到第一外附信息并通过QPP交织后成为输出先验信息并发送给DEC1；DEC1根据交织后的Ys和并结合输出先验信息进行译码，得到第二外附信息并解交织成发送给DEC0，至此完成一次内迭代译码，经过若干次的内迭代译码后，根据DEC1输出的比特对数似然比序列进行解交织和硬判决，最终得到译码结果。由于每个码块上都带有CRC校验位，可以在每次内迭代结束时对译码结果进行一次CRC校验：如果通过校验，为有效码字，则提前结束译码，输出译码结果；如果未通过校验，则检查是否达到规定的内迭代次数，若为达到，则继续下次内迭代，否则结束译码。通过这种处理，可以实现提前终止Turbo译码，节约了系统资源。对于信道模型，如图2所示，与传统加性白高斯噪声信道不同，脉冲脉冲干扰信道下，Turbo码输入的比特似然比与信道输出的软信息之间不再是线性关系，线性区间缩短，仅在信道输出零值附近近似线性关系。且信道特征因子α越小，线性区间越小，即脉冲干扰噪声对系统的干扰越强，对于同一个特征因子α，信道的尺度参数α越大，脉冲噪声的离散程度越大，线性区间越小，对系统的干扰越强。采用五折线拟合法，经过数值统计，给出了α分别为1.0,1.2,1.4,1.8下，联合参数(α,σ,P,H,a,b)的取值表，如表1所示。其中，P为Y＝0时LLR(Y)的曲线斜率，H为LLR(Y)的最大值，a和b的表达式分别为这两个区间内一次多项式的斜率及截距参数。表1alphasigmaPHab1.20.642.8282.51-0.36852.74841.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法，其特征在于，采用五折线拟合法将信道输出的软信息拟合为Turbo码输入的比特似然比再进行Turbo码译码；其中，五折线拟合法用于将信道输入的信息划分到五个区间，并且每个区间内的信息都用直线进行拟合；所述五折线拟合法包括以下步骤：(a1)若信道输出的软信息为Turbo码编码序列经BPSK调制信号与脉冲噪声信号的线性叠加，对信道输出的软信息Y在[‑X，X]区间内统计出f

【技术特征摘要】
1.一种用于脉冲干扰信道下Turbo码的译码方法，其特征在于，采用五折线拟合法将信道输出的软信息拟合为Turbo码输入的比特似然比再进行Turbo码译码；其中，五折线拟合法用于将信道输入的信息划分到五个区间，并且每个区间内的信息都用直线进行拟合；所述五折线拟合法包括以下步骤：(a1)若信道输出的软信息为Turbo码编码序列经BPSK调制信号与脉冲噪声信号的线性叠加，对信道输出的软信息Y在[-X，X]区间内统计出fN(Y-1)和fN(Y+1)的离散值，并进一步计算出离散的LLR(Y)；其中，fN()为脉冲噪声信号Alpha稳定分布随机变量的概率密度函数，LLR(Y)为信道输出的软信息与Turbo码输入的比特似然比的关系表达式：(a2)根据统计出的信道输出的软信息离散关系，将信道输入的信息划分为五个区间，分别为：(-∞,-X],(-X,Ymin),[Ymin,Ymax],(Ymax,X),[X,+∞)；其中，Ymin和Ymax分别为LLR(Y)取最小和最大值时对应的信道输出软信息，对每个区间内的信息都用直线进行拟合；(a3)得到五折线拟合法对信道输出软信息的表达式为：其中，P为Y＝0时LLR(Y)的曲线斜率，H为LLR...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明，徐逸佳，赵春明，梁霄，黄鹤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32